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[科普中国]-冰冻构造

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通过对盐渍土在低温下试验,盐溃土的冻结过程和普通土一样,分冷却及过冷、温度突变、水结晶和继续冷却四个阶段。

土(砂)随着温度的降低达到起始冻结温度以后,土层开始冻结,根据温度降低速度的快慢和土中水分状态以及土层下部供水情况等。

构造类型(一)整体冰冻构造:当土(砂)冻结冷却强度越大时,冻结速度越快,水分越来不及迁移,就在原地冻结成冰,它们多贮在土孔隙中,在这样条件下形成的冰,一般均匀散布在土的孔隙中或土颗粒接触处,若肉眼见不到冰晶体(透镜体冰夹层等)的为整体冰冻构造。如能见到冰粒的为团粒状冰冻构造。形成这种团粒状冰冻构造的一般无明显冻胀。

(二)层状冰冻构造,土冻结时,土逐渐冻结形成一个冻结区,并以起始冻结温度等温线与未冻结区形成分界面,叫冻结锋面,随着温度降低,表层冻结锋面的下移,未冻结土体中的水分,在物理化学作用下,不断地向着冻结锋面迁移,就形成体积不同的透镜状冰层。当冷却强度越小时,冻结速度越慢,水分补给越充分,则形成的冰层越厚,构成层状或透镜状冰冻构造。

(三)网状冰冻构造:土冻结时,随着缓慢降温,冻结速度慢,这种条件构成多向冻结,形成层状冰膜和细脉尚当构成网状时,则称为网状冰冻构造。

构造与冻胀的关系盐渍土的冻结形态如上述三种形态,而各种冰冻构造形态的生成,主要是水(薄膜水及液态水)在土中受低温的影响转化成冰的过程,当水凝固时,要破坏水分与土粒的粘结,将水分结合到正在凝结的冰晶里,这就要发生水不睡的向冻结区迁移,使冻结锋面逐渐加厚,形成冰囊或冰层,这种正在长大的冰囊(冰层)逐渐抬起盖在上面的冻土,便产生土的冻胀。

为了搞清冻结形态与冻胀的关系,除了对盐渍土进行室内试验以外,并对公路路基工程进行了观测研究,现分述如下

(一)整体冰冻构造与冻胀的关系

土在冻结状态时,具有较高的强度,融化时的强度比层状冰冻构造,网状冰冻构造降低程度小。这种冰冻构造没有明显的冻胀。

冬季在新疆焉耆公路路堤上开挖试坑,坑壁土体均匀冻结,坚实,除个别孔隙中有少量冰粒存在外,没有层状冰体,冻结深度分别为1.07m和0,9m。由于试坑位于斜坡上(距地下水位分别为4.7m及3.5m),受冷面积大,含水量小(